中國電力精英交流QQ群：519110917

來源：網(wǎng)絡(luò)

2--1  PLC的基本組成

一、PLC的硬件系統(tǒng)

可編程控制器一般由中央處理單元（ CPU ）、存儲(chǔ)器（ ROM/RAM）、輸入 / 輸出單元（ I/O 單元）、編程器、電源等主要部件組成。

1、中央處理器（ Central Processor Unit 簡稱CPU）：

與一般計(jì)算機(jī)一樣， CPU 是可編程控制器的核心，包括運(yùn)算器和控制器，它按系統(tǒng)程序賦予的功能指揮可編程控制器有條不紊地進(jìn)行工作，其主要任務(wù)有：

（ 1 ）接收、存儲(chǔ)由編程工具輸入的用戶程序和數(shù)據(jù)，并通過顯示器顯示出程序的內(nèi)容和存儲(chǔ)地址。

（ 2 ）檢查、校驗(yàn)用戶程序。對正在輸入的用戶程序進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)語法錯(cuò)誤立即報(bào)警，并停止輸入；在程序運(yùn)行過程中若發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，則立即報(bào)警或停止程序的執(zhí)行。

（ 3 ）接收、調(diào)用現(xiàn)場信息。將接收到現(xiàn)場輸入的數(shù)據(jù)保存起來，在需要改數(shù)據(jù)的時(shí)候?qū)⑵湔{(diào)出、并送到需要該數(shù)據(jù)的地方。

（ 4 ）執(zhí)行用戶程序。當(dāng)可編程控制器進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)， CPU 根據(jù)用戶程序存放的先后順序，逐條讀取、解釋和執(zhí)行程序，完成用戶程序中規(guī)定的各種操作，并將程序執(zhí)行的結(jié)果送至輸出端口，以驅(qū)動(dòng)可編程控制器的外部負(fù)載。

（ 5 ）故障診斷。診斷電源、可編程控制器內(nèi)部電路的故障，根據(jù)故障或錯(cuò)誤的類型，通過顯示器顯示出相應(yīng)的信息，以提示用戶及時(shí)排除故障或糾正錯(cuò)誤。

不同型號可編程控制器的CPU 芯片是不同的，其種類有：

（1）通用處理器：8086、80286、80386

（2）單片機(jī)芯片：8031、8096

（3）位片式微處理器：AMD-2900

2、存儲(chǔ)器

可編程控制器的存儲(chǔ)器可以分為系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器、用戶程序存儲(chǔ)器及工作數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器等三種。

（ 1 ）系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器

系統(tǒng)程序存儲(chǔ)器用來存放由可編程控制器生產(chǎn)廠家編寫的系統(tǒng)程序，并固化在 ROM 內(nèi)，用戶不能直接更改。它使可編程控制器具有基本的智能。能夠完成可編程控制器設(shè)計(jì)者規(guī)定的各項(xiàng)工作。系統(tǒng)程序質(zhì)量的好壞，很大程度上決定了 PLC 的性能，其內(nèi)容主要包括三部分：第一部分為系統(tǒng)管理程序，它主要控制可編程控制器的運(yùn)行，使整個(gè)可編程控制器按部就班地工作；第二部分為用戶指令解釋程序，通過用戶指令解釋程序，將可編程控制器的編程語言變?yōu)闄C(jī)器語言指令，再由 CPU 執(zhí)行這些指令；第三部分為標(biāo)準(zhǔn)程序模塊與系統(tǒng)調(diào)用程序，它包括許多不同功能的子程序及其調(diào)用管理程序，如完成輸入、輸出及特殊運(yùn)算等的子程序，可編程控制器的具體工作都是由這部分程序來完成的，這部分程序的多少?zèng)Q定了可編程控制器性能的強(qiáng)弱。

（ 2 ）用戶程序存儲(chǔ)器

根據(jù)控制要求而編制的應(yīng)用程序稱為用戶程序。用戶程序存儲(chǔ)器用來存放用戶針對具體控制任務(wù)，用規(guī)定的可編程控制器編程語言編寫的各種用戶程序。用戶程序存儲(chǔ)器根據(jù)所選用的存儲(chǔ)器單元類型的不同，可以是 RAM （有用鋰電池進(jìn)行掉電保護(hù)），EPROM 或 EEPROM 存儲(chǔ)器，其內(nèi)容可以由用戶任意修改或增刪。目前較先進(jìn)的的可編程控制器采用可隨時(shí)讀寫的快閃存儲(chǔ)器作為用戶程序存儲(chǔ)器。快閃存儲(chǔ)器不需后備電池，掉電時(shí)數(shù)據(jù)也不會(huì)丟失。

（ 3 ）工作數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器

工作數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器用來存儲(chǔ)工作數(shù)據(jù)，即用戶程序中使用的 ON/OFF 狀態(tài)、數(shù)值數(shù)據(jù)等。

在工作數(shù)據(jù)區(qū)中開辟有元件映像寄存器和數(shù)據(jù)表。其中元件映像寄存器用來存儲(chǔ)開關(guān)量 / 輸出狀態(tài)以及定時(shí)器、計(jì)數(shù)器、輔助繼電器等內(nèi)部器件的 ON/OFF 狀態(tài)。數(shù)據(jù)表用來存放各種數(shù)據(jù)，它存儲(chǔ)用戶程序執(zhí)行時(shí)的某些可變參數(shù)值及 A/D 轉(zhuǎn)換得到的數(shù)字量和數(shù)學(xué)運(yùn)算的結(jié)果等。在可編程控制器斷電時(shí)能保持?jǐn)?shù)據(jù)的存儲(chǔ)器區(qū)稱數(shù)據(jù)保持區(qū)。

用戶程序存儲(chǔ)器和用戶存儲(chǔ)器容量的大小，關(guān)系到用戶程序容量的大小和內(nèi)部器件的多少，是反映 PLC 性能的重要指標(biāo)之一。

3 ．輸入 / 輸出接口

輸入 / 輸出接口是 PLC 與外界連接的接口。

輸入接口用來接收和采集兩種類型的輸入信號送給中央處理器。一類是由按鈕、選擇開關(guān)、行程開關(guān)、限位開關(guān)、繼電器觸點(diǎn)、接近開關(guān)、光電開關(guān)、數(shù)字撥碼開關(guān)等的開關(guān)量輸入信號。另一類是由電位器、測速發(fā)電機(jī)和各種變送器等來的模擬量輸入信號。

輸出接口用來連接被控對象中各種執(zhí)行元件，如接觸器、電磁閥、電笛、指示燈、調(diào)節(jié)閥（模擬量）、調(diào)速裝置（模擬量）等。

I/O模塊的外部接線方式 

4 ．電源（Power Supply）：

小型整體式可編程控制器內(nèi)部有一個(gè)開關(guān)式穩(wěn)壓電源。電源一方面可為 CPU 板， I/O 板及擴(kuò)展單元提供工作電源（ 5VDC ），另一方面可為外部輸入元件提供 24VDC （ 200mA ）。

5 ．?dāng)U展接口

擴(kuò)展接口用于將擴(kuò)展單元與基本單元相連 , 使 PLC 的配置更加靈活。

6 ．通信接口

為了實(shí)現(xiàn)“人－機(jī)”或“機(jī)－機(jī)”之間的對話， PLC 配有多種通信接口。 PLC 通過這些通信接口可以與監(jiān)視器，打印機(jī)，其他的 PLC 或計(jì)算機(jī)相連。

當(dāng) PLC 與打印機(jī)相連時(shí)，可將過程信息，系統(tǒng)參數(shù)等輸出打??；當(dāng)與監(jiān)視器 (CRT)相連時(shí)，可將過程圖象顯示出來；當(dāng)與其他 PLC 相連時(shí)，可以組成多機(jī)系統(tǒng)或連成網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)更大規(guī)模的控制；當(dāng)與計(jì)算機(jī)相連時(shí)，可以組成多級控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)控制與管理相結(jié)合的綜合系統(tǒng)。

7 ．智能 I/O 接口

為了滿足更加復(fù)雜的控制功能的需要， PLC 配有多種智能 I/O 接口。例如，滿足位置調(diào)節(jié)需要的位置閉環(huán)控制模板，對高速脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)和處理的高速計(jì)數(shù)模板等。這類智能模板都有其自身的處理器系統(tǒng)。

8 ．編程器（Programmer）

編程器的作用是供用戶進(jìn)行程序的編制，編輯，調(diào)試和監(jiān)視，編程器也用于系統(tǒng)初始狀態(tài)的配置及控制系統(tǒng)故障時(shí)作為檢查故障的有效工具。

編程器有簡易型和智能型兩類。簡易型的編程器只能聯(lián)機(jī)編程，且往往需要將梯形圖轉(zhuǎn)化為機(jī)器語言助記符（指令表）后，才能輸入。它一般由簡易鍵盤和發(fā)光二極管或其他顯示器件組成。智能型的編程器又稱圖形編程器。它可以聯(lián)機(jī)，也可以脫機(jī)編程，具有 LCD 或 CRT 圖形顯示功能，可以直接輸入梯形圖和通過屏幕對話 .

也可以利用微機(jī)作為編程器，這時(shí)微機(jī)應(yīng)配有相應(yīng)的編程軟件包，若要直接與可編程控制器通信，還要配有相應(yīng)的通信電纜。

（一）、  專用編程器

1、簡易編程器:

功能： 輸入和編輯指令表程序

特點(diǎn) :　體積很小    價(jià)格便宜

2、圖形編程器

功能： 直接生成和編輯梯形圖程序

特點(diǎn) :　價(jià)格高   操作比較麻煩

（二）、   個(gè)人計(jì)算機(jī)程序開發(fā)系統(tǒng)

功能：      。編制修改 PLC的梯形圖程序

           。監(jiān)視系統(tǒng)運(yùn)行 打印采集和分析數(shù)據(jù)

           。 適時(shí)彩色圖形操作器和文字處理器

           。 對工業(yè)現(xiàn)場和系統(tǒng)仿真

           。網(wǎng)絡(luò)管理器和網(wǎng)絡(luò)工作站

特點(diǎn)： 可以利用現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)軟件和網(wǎng)絡(luò)資源

              功能強(qiáng)大

9 ．其他部件

PLC 還可配有盒式磁帶機(jī)， EPROM 寫入器，存儲(chǔ)器卡等其他外部設(shè)備。

二、PLC的軟件系統(tǒng)

（1）系統(tǒng)程序

（2）用戶程序

2--2 可編程序控制器的工作原理

一、PLC的工作方式

眾所周知，繼電器控制系統(tǒng)是一種“硬件邏輯系統(tǒng)”，如圖 1 （ a ）所示，它的三條支路是并行工作的，當(dāng)按下按鈕 SB1 ，接觸器 KM1 得電， KM1 的一個(gè)觸點(diǎn)閉合并自鎖，接觸器 KM2 ，時(shí)間繼電器 KT 的線圈同時(shí)得電動(dòng)作。所以繼電器控制系統(tǒng)采用的是并行工作方式。

概括而言， PLC 的工作方式是一個(gè)不斷循環(huán)的順序掃描工作方式。每一次掃描所用的時(shí)間稱為掃描周期或工作周期。 CPU 從第一條指令開始，按順序逐條地執(zhí)行用戶程序直到用戶程序結(jié)束，然后返回第一條指令開始新的一輪掃描。 PLC 就是這樣周而復(fù)始地重復(fù)上述循環(huán)掃描的。

二、PLC的工作過程

PLC 工作的全過程可用下圖所示的運(yùn)行框圖來表示（以OMRON P型機(jī)為例）。